Учёные из Сибири и Индии разработали "долгоживущий" прочный биополимер

Группа ученых из сибирских институтов и индийского университета Махатмы Ганди создала разновидность биоразрушаемого полимера с улучшенными технологическими свойствами, изделия из которого нетоксичны и способны сохранять пластичность до полугода.

Биотехнологами СФУ совместно с коллегами из Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН, Института биофизики СО РАН, Института химии и химической технологии СО РАН и Университета Махатмы Ганди (Индия) получен новый вид биоразрушаемого полимера из класса полигидроксиалканоатов (ПГА). Он способен сохранять основные эксплуатационные характеристики (в том числе пластичность) до 180 дней и более.

Новый полимер обладает главными достоинствами биоматериала: абсолютно нетоксичен и гиппоалергенен. Одновременно он демонстрирует повышенную прочностью, сравнимую с аналогичным показателем у синтетических полимеров. В результате таких «пограничных» свойств прочный биопластик может использоваться в изготовлении упаковочной тары (пакеты, плёнка, одноразовые стаканы) и применяться для производства медицинского оборудования.

По истечении полугода (среднее значение, варьирующееся в зависимости от условий эксплуатации и разновидности изготовленного изделия) этот материал легко разрушается в условиях окружающей среды с помощью микроорганизмов-деструкторов, разлагаясь до углекислого газа и воды.

«Чтобы получить материал с нужными характеристиками, нужно было изучить синтез такого типа полигидроксиалканоатов в меняющихся условиях углеродного питания. Понять, как он поведёт себя в зависимости от концентрации субстрата-предшественника — 4-метилвалериановой кислоты. Это довольно сложная задача, поскольку сам прекурсор-кислота может подавлять рост бактериальных клеток, синтезирующих полимер. Проще говоря, нужно было так „покормить“ бактерии, чтобы они успешно производили нужное нам вещество, но не переусердствовать с количеством указанной кислоты, чтобы не погубить их. Тут требовалась „ювелирная“ точность. В зарубежной практике принято использовать трансгенные штаммы, однако сотрудниками лаборатории биотехнологии новых биоматериалов был найден более эффективный подход — мы обратились к природному производителю ПГА — бактерии Cupriavidus eutrophus B-10646.

Главной отличительной особенностью полимера, получаемого с помощью этой „хитрой“ бактерии, является особенная структура, которая позволяет перерабатывать полимер разными способами для задач промышленности и медицины. В зависимости от молярной доли 3-гидрокси-4-метилвалерата меняется соотношение кристаллических и аморфных областей в материале, изменяются его термические свойства (температура плавления)», — сообщила один из авторов работы Наталья Жила, доцент базовой кафедры биотехнологии СФУ.